草原學

梁天剛，崔霞，馮琦勝，等

任繼周，林慧龍

馬春暉，夏艷軍，韓軍，等

楊晶，沈禹穎，南志標，等

張成霞，南志標

鄒麗娜，周志宇，顏淑云，等

楊惠敏，王冬梅

韓立輝，尚占環，任國華，等

侯向陽，尹燕亭，丁勇

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草原學

2001—2008年甘南牧區草地地上生物量與載畜量遙感動態監測

梁天剛，崔霞，馮琦勝，等

摘要：草地地上生物量監測是草地資源空間格局動態研究的重要內容，也是草畜平衡綜合分析的基礎。利用2006—2008年甘南牧區草地調查資料和Terra/MODIS每日地表反射率產品MOD09GA，建立了草地地上生物量遙感反演模型，模擬分析了甘南州及各縣市草地資源在2001—2008年期間的各旬、月和年的生物量及理論載畜量變化動態。研究結果表明，MODIS增強型植被指數EVI的乘冪函數可以較好地模擬甘南牧區草地地上的生物量鮮重，擬合模型平均估產精度為76.7％，可很好地模擬牧草生長狀況較好時期（5—10月）的草地地上生物量變化動態。甘南牧區草地生長主要集中在5月上旬—10月下旬期間，草地旬最大地上生物量數字圖像可以較客觀地反映草地植被生長發育的總體規律。但是，個別旬生物量受大范圍長時間陰雨多云天氣狀況及放牧家畜數量有較大變動情況的嚴重影響。2001—2008年不同草地類型的月最大生物量動態變化曲線均呈單峰拋物線形式，全州平均最大生物量均出現在7月，但不同年份產量達到最大值的月份有所變化，主要集中在7—8月。甘南州草地地上總生物量年度之間存在較大的差異。全州8年平均總地上生物量為109.31億kg。2005年全州草地植被年總生物量最高，達129.1億kg，其次為2006，2007 和2002年，分別為113.2，110.7和109.0億kg。由于氣候條件和不同縣市草地面積及生長狀況等存在較大差異，其理論載畜量也存在顯著差別。 從耕地、糧食與人口關系分析，我國糧食安全面臨巨大挑戰，其中人的口糧中長期預測不過2億t，我國自給無慮，而飼料等非口糧用糧達5億t，現有耕地農業系統難以承擔。而國際糧食市場容量不足，價格波動過大，不可依賴。數量巨大的飼料用糧需求是對我國的糧食安全真正嚴重的威脅。中國未來糧食安全必須向動植物產品并重型食物結構轉變，進行新的食物生產與消費結構的調整是面對國際糧荒的長期戰略。農區草業是將牧草引入傳統耕地農業，在保證谷物生產水平的基礎上，充分利用光、熱、book=47,ebook=51水、土等資源，在大幅度提高第一性生產的生產效率的同時，又為第二性生產提供優質、充足、廉價的飼料資源，以先進養殖業，提高飼料報酬率，提高草食型畜禽等節糧產品的比重，以保證動物性食品的充分發展而不加重谷物生產負擔。所提供的生態服務功能無可替代。我國農區尚有4968.5萬hm2的土地資源發展農區草業，發展空間巨大。發展農區草業將醞釀一次對耕地農業的革命，不僅為改進農業系統提供最初的動力，而且可發掘農區草地資源，解放巨大食物資源潛力，實現人-畜分糧，是保證糧食安全的重大步驟。 本試驗從2006—2008年在塔里木大學選用天然發酵粉劑、綠汁發酵液、精準牌添加劑以及EM-原液對苜蓿進行青貯對比試驗，結果表明，4種添加劑均能改善苜蓿青貯品質，經過氣味、質地、色澤感官評定，天然發酵粉劑和綠汁發酵液青貯苜蓿為優等青貯飼料，而且它們的pH值（4.16，4.28）、丁酸（0，0）、NDF（28.0％，27.56％）、ADF（26.96％，26.83％）含量均較低，與對照組相比差異顯著（P＜0.05）；而天然發酵粉劑與精準牌添加劑青貯苜蓿的乳酸含量分別為6.8333和8.4267，顯著高于對照組的2.4133（P＜0.05），氨態氮含量則顯著低于對照組（P＜0.05）。4種添加劑在提高乳酸含量，降低氨態氮、pH值、乙酸、丙酸、丁酸、NDF和ADF含量等方面表現最好的是天然發酵粉劑，均顯著優于對照組（P＜0.05），其次是綠汁發酵液、精準牌添加劑。綜合考慮，天然發酵粉劑和綠汁發酵劑青貯效果優于精準牌添加劑和EM-原液，天然發酵粉劑與綠汁發酵劑青貯效果相當。 在隴東黃土高原雨養農業區，以傳統耕作（T）為對照，研究了3種保護性耕作：耕作+秸稈覆蓋（TS）、免耕（NT）、免耕+秸稈覆蓋（NTS）對玉米-大豆-小麥輪作系統產量和土壤全氮、全碳、有機碳，易氧化有機碳及碳庫管理指數的影響。結果表明，從2001至2007年，10茬作物的總產量在TS、NTS處理下分別比T提高3.63和1.62 t/hm2，而NT處理則比T處理顯著降低2.48 t/hm2。7年后，T、TS、NT和NTS處理表層土壤全氮含量分別提高15.4％，30.2％，16.2％和49.5％。總有機碳含量相應提高2.5％，18.7％，11.7％和74.0％，易氧化有機碳含量在TS，NT和NTS處理下分別比T處理提高16.0％，16.2％和38.1％；土壤碳氮比在T、TS、NT和NTS處理下較之7年前分別降低了11.41％，8.54％，3.91％和2.72％，TS、NT和NTS處理下碳庫管理指數分別比T處理提高12.6％，20.1％和46.6％，說明秸稈覆蓋+免耕均有利于提高該輪作系統中土壤有機碳含量并改善碳庫質量。 綜述了放牧對草地土壤物理特性（容重、滲透率）和化學特性（有機質、全氮、全磷等）的影響。由于草地土壤生態系統本身的復雜性和彈性，放牧對草地土壤特性的影響并沒有一致的結論。一般而言，隨著放牧強度的增加，牲畜的踐踏作用變強，土壤容重逐漸增加，土壤的滲透性降低，導致土壤的含水量下降，隨著土壤深度增加其影響減弱。但在有機質含量很低的沙質土壤中，超載過牧造成有機質含量降低，土壤的團粒結構減少，穩定性團聚體減少，土壤結構遭到破壞，使得土壤容重降低。放牧對土壤有機質的影響受多種因素的影響，如溫度、降水、植被、土壤和管理措施（持續放牧、輪牧、圍欄等），所以有機質的動態轉化過程十分復雜，已有的文獻放牧管理對土壤有機質的影響有3類結論：無影響、增加和降低。放牧家畜通過采食、踐踏、排泄等行為直接或間接地影響土壤中氮的含量，隨放牧強度增加，土壤全氮含量呈現出降低、不變和增加等。土壤磷對放牧的響應也有不同的研究報道，有的認為隨放牧強度的增加，土壤全磷下降，而速效磷增加，也有研究認為長期放牧對草地的全磷和速效磷變化不大。不合理的放牧是造成土壤退化的最普遍原因，故認識不合理放牧導致草原土壤退化的過程和機制，對遏止草原退化、實現草地畜牧業的可持續發展具有重要的意義。 本研究通過人為控制土壤鹽分梯度，以盆栽當年生紫穗槐幼苗為材料，研究不同鹽分條件下紫穗槐葉片光合速率、酶活性、有機滲透調節物質等生理特性，探討紫穗槐耐鹽機制。結果表明，隨鹽分脅迫程度的加劇，紫穗槐幼苗的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、K+含量逐漸下降，超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物歧化酶（POD）活性、Na+、可溶性糖和游離脯氨酸含量則顯著上升；葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量、類胡蘿卜素含量隨土壤鹽分濃度的增加逐漸增大，而葉綠素a與葉綠素b含量之比無顯著變化。以上生理指標反映出紫穗槐幼苗對鹽漬環境的適應性變化，是其抵御逆境的一種積極調節機制。 生態化學計量學（ecological stoichiometry）是研究生物系統能量和化學元素（主要如C、N和P等）平衡的科學，為研究元素在生物地球化學循環和生態過程中的計量關系和規律提供了一種綜合方法。陸地生態系統方面的研究雖然起步較晚，但近10年來也取得了較大的發展，已涉及到天然草原、森林、濕地和農田等亞系統，研究內容除了測定生態化學計量比，還將不同系統、功能群和物種間植物的計量學特征進行比較，以及將計量學特征與環境因子偶聯研究。筆者對草-環境系統植物C、N和P生態化學計量學的研究進行了綜合分析，重點論述了天然草原系統植物C、N和P生態化學計量學特征及其對環境因子的響應規律。 在青藏高原典型“黑土灘”區對93個禿斑塊及周邊的土壤和植被特征以及變化規律進行了調查分析。結果表明，高寒草地草氈層消失后形成的"黑土灘"禿斑在草地中形成一個“負肥力島”，禿斑塊內土壤養分低于禿斑周邊有草皮層覆蓋的草地，其中全氮、銨態氮、有機碳差異顯著；同時禿斑內pH顯著高于禿斑塊外水平。禿斑塊是草地養分流失的通道。當禿斑面積大于5 m2時。禿斑塊與周邊景觀異質性降低。禿斑內植物物種飽和度為20～25種，顯著低于有草氈層覆蓋的草地。禿斑內主要毒雜草鐵棒錘和細裂葉蓮蒿與禿斑塊面積呈線性正相關。鼠洞個數與禿斑塊面積亦呈線性正相關。 目前我國草原退化形勢依然嚴峻。已有的草原管理模式難以應對草原生態系統的動態性、不確定性等復雜性特征。適應性管理是管理動態、不確定性系統的有力工具之一。筆者概述了適應性管理理論與實踐在國內外的研究現狀，分析了我國草原適應性管理的重點任務，提出加強草原生態系統基礎研究、整合多維度理論、知識與方法、開展模式示范、構建數字草原信息網絡、提高監測預測能力等重要措施，為全面開展草原適應性管理，遏制我國草原退化，維持系統穩定并提高草原生產力水平奠定基礎。

關鍵詞：甘南牧區；草地地上生物量；載畜量；遙感監測 農區種草；草業；糧食安全；食物結構 紫花苜蓿；青貯；添加劑 秸稈還田；免耕；有機碳；易氧化有機碳；碳氮比 放牧；草地生態系統；土壤理化特性 紫穗槐；鹽脅迫；生理生化特性 草類植物；元素計量比；環境因子；草-環境 青藏高原；黑土灘；禿斑塊；植物群落；土壤養分 生態系統管理；適應性管理；參與式管理；草原管理

來源出版物：草業學報, 2009, 18(6): 12-22 入選年份：2014

農區種草是改進農業系統、保證糧食安全的重大步驟

任繼周，林慧龍

來源出版物：草業學報, 2009, 18(5): 1-9 入選年份：2014

不同青貯添加劑對紫花苜蓿青貯品質的影響

馬春暉，夏艷軍，韓軍，等

來源出版物：草業學報, 2010, 19(1): 128-133 入選年份：2014

保護性耕作對黃土高原玉米-小麥-大豆輪作系統產量及表層土壤碳管理指數的影響

楊晶，沈禹穎，南志標，等

來源出版物：草業學報, 2010, 19(1): 75-82 入選年份：2014

放牧對草地土壤理化特性影響的研究進展

張成霞，南志標

來源出版物：草業學報, 2010, 19(4): 204-211 入選年份：2014

鹽分脅迫對紫穗槐幼苗生理生化特性的影響

鄒麗娜，周志宇，顏淑云，等

來源出版物：草業學報, 2011, 20(3): 84-90 入選年份：2014

草-環境系統植物碳氮磷生態化學計量學及其對環境因子的響應研究進展

楊惠敏，王冬梅

來源出版物：草業學報, 2011, 20(2): 244-252 入選年份：2014

青藏高原“黑土灘”退化草地植物和土壤對禿斑面積變化的響應

韓立輝，尚占環，任國華，等

來源出版物：草業學報, 2011, 20(1): 1-6 入選年份：2014

中國草原適應性管理研究現狀與展望

侯向陽，尹燕亭，丁勇

數據排行

來源出版物：草業學報, 2011, 20(2): 262-269 入選年份：2014

編輯：張寧寧